5. Oksidacijska fosforilacija

5/26/2018 5. Oksidacijska fosforilacija

1/56

Sveuilite u SplituPrirodoslovno-matematiki fakultet

Odjel za kemiju

prof. dr. sc. Maja Pavela-Vrani


2/56

U aerobnim uvjetima:respiracija ili stanino disanje

Skup kemijskih reakcija i procesa koji seodvijaju u stanici, a slue za oslobaanje

energije koja se kasnije ulae uproizvodnju ATP.

Respiracija(aerobna)

Fermentacija(anaerobna)

CLK

acetil-CoA

elektroni

glukoza

piruvatpiruvat

laktat

etanol

C6H12O6+ 6O2= 6CO2+ 6H2O

Go

= - 2823 kJ mol-1

Oksidacija ugljikaC6H12O6 + 6H2O = 6CO2+ 24H

++ 24e-

Ciklus limunske kiseline

Redukcija kisika6O2 + 24H

++ 24e- = 12H2ORespiracijski lanac


3/56

Oksidacijska fosforilacija

Zavrni korak aerobne razgradnjeugljikohidrata, masnih kiselina iaminokiselina.

Proces u kojemu prijenos elektrona sNADH i FADH2na O2pokree sintezuATP.

Glavni izvor ATPu aerobnimorganizmima

Mjesto: u eukariota, respiracijski lanac

na unutranjoj membrani mitohondrija

vanjskamembrana kriste

unutranjamembrana matriks


4/56

Glatka vanjska

membrana: sadri mitohondrijske porine

(transmembranski kanali) propusna za molekule mase

< 10 000 Da

Nabrana unutranja

membrana: bogata je proteinima, pa jevee gustoe od vansjkemembrane

ne sadri kolesterol nepropusna za ione i mnoge

organske molekule

prijenos tvari ostvaruje se

pomou proteinskih nosaa

citosol

matriks

VANJSKA

MEMBRANA

UNUTRANJAMEMBRANA

Membrana mitohondrija


5/56

Respiracijski lanac

Mjesto:respiracijske nakupine naunutranjoj membrani mitohondrija

Niz prenositelja elektrona prenosielektrone s NADH i FADH2na O2

Kontrolirano otputanje energije radisinteze ATP-a

Prenositelji: prostetike skupineproteina

Pokretaka snaga: razlikaelektrokemijskog potencijala

vanjskamembrana

kriste matriksmeumembranski

prostor

Respiracijskenakupine

SINTEZAATP

unutranjamembrana


6/56

Nosai elektrona (NADH i FADH2) su veza

izmeu CLK i respiracijskog lanca

CLK

N DH

N DH

N DH

N DH

F DH

2oksaloacetat

2citrat

2izocitrat

2-ketoglutarat

2sukcinil-CoA

2sukcinat

2fumarat

2malat

2piruvat

piruvat

dehidrogenaza

2acetil-CoA2acetil-CoA

2NAD+

2NAD+

2NAD+

2FAD

2NAD+

NADH i FADH2 suenergijom bogatemolekule s visokimpotencijalom za prijenosjednog para elektrona nadruge spojeve.

glukoza

oksidacijskafosforilacija

piruvat acetilCoA

RESPIRACIJSKI LANAC

NADH

FADH2NADHNADH

ATP ATP ATP

ADP

CLK


7/56

-60

-50

-40

-30

-20

-10

- 0

Mjera za potencijal prijenosa elektrona = Eo(redoks potencijal)

Mjera za potencijal prijenosa fosfata = Gohidrolize fosfatnog spoja

Potencijal prijenosa elektrona s NADH i FADH2na O2

pretvara se u potencijal prijenosa fosfata u ATP

CLKhranjive

tvari

H+pumpa H+

pumpa H+pumpa

CO2 H2O

O2

NADHSlobodnaGibbsovaenergija

(kcal/mol)

- 400 -

- 200 -

0 -

200 -

400 -

600 -800 -

Redokspotencijal

(mV)


8/56

Polureakcije

1. Oksidacijakada tvar gubi elektrone

X-

X + e-

Djeluje kao reducens

2. Redukcija kada tvar prima elektrone

H++ e- H2Djeluje kao oksidans

X-+ H+ X + H2

Redoks reakcija

oksidira se(gubi elektrone)

reducira se(prima elektrone)


9/56

Redoks potencijalje mjera afiniteta neke tvari prema

elektronima u odnosu na H2 (standard)

Standardna referentna elektrodaje vodikova elektroda: platinska elektrodauronjena u otopinu vodikovih iona (1 M) u ravnotei s plinovitim H2

H+

+ e-

H2 Eo= 0 V

Redoks potencijal se odnosi na polureakciju

oksidans + e-reducens

REDUCENS:

negativniji redoks potencijal

manji afinitet za elektrone od vodika

OKSIDANS:

pozitivniji redoks potencijavei afinitet za elektrone od vodika


10/56

Standardni redoks potencijal nekih

reakcija u biolokim sustavimaOksidans Reducens n Eo(V)

sukcinat + COs -ketoglutarat 2 -0,67acetat acetaldehid 2 -0,60

NAD+ NADH + H+ 2 -0,32

NADP+ NADPH + H+ 2 -0,32

FAD FADH2 2 -0,22

acetaldehid etanol 2 -0,20

piruvat laktat 2 -0,19

2H+ H2 (g) 2 0,00

fumarat sukcinat 2 0,03

citokrom b (+3) citokrom b (+2) 1 0,07

ubikvinon (oks) ubikvinon (red) 2 0,10

citokrom c (+3) citokrom c (+2) 1 0,22

Fe (+3) Fe (+2) 1 0,77

O2+ 2H+ H2O 2 0,82


11/56

Parcijalne reakcije na koje se po konveciji odnose redoks potencijali:

O2+ 2H++ 2e-= H2O Eo= 0,815 V

NAD+ + H++ 2e-= NADH Eo= - 0,315 V

Pozitivniji redoks potencijal O2: oksidansNegativniji redoks potencijal NADH: reducens

oksidans: O2+ 2H++ 2e-= H2O Eo= 0,815 V

reducens: NADH = NAD+ + H++ 2e- Eo= 0,315 V

O2+ NADH + H+= NAD++ H2O Eo= 1,130 V

Pozitivna promjena redoks potencijala ukupne reakcije oznaava egzergonu reakciju:

Go = - nFEoGo = - 2 x 96494 x 1,13 = - 218 kJ mol-1 (-52,6 kcal/mol)

reakcija je spontana

Tok elektrona spontano ide s mjesta nieg prema

mjestu vieg standardnog redoks potencijala

reducira se

oksidira se


12/56

Supramolekulski proteinski kompleksi dio su lancaprenositelja elektrona (respiracijskog lanca) u

mitohondriju

Kompleks I NADH dehidrogenazaKompleks II sukcinat dehidrogenazaKompleks III citokrom reduktazaKompleks IV citokrom c oksidaza

koenzim Q: mobilni prenositelj elektrona s kompleksa I i II na kompleks IIIcitokrom c: prenositelj elektrona s kompleksa III na kompleks IV

NADH NAD++ H+

meumembranski prostor

matriksmitohondrija

membrana

mitohondrija

e-

e-

NADH NAD+ + H+


matriksmitohondrija

membrana

mitohondrija

NADH NAD+ + H+

sukcinat fumarat

O2 H2O

2H+ 4H+

4H+

2H+

2x2H+

2H+

2H+

e-

e-

Respiracijski lanac postupno prenosi elektrone


13/56

Prenositelji elektrona usastavu kompleksa I

FMN (flavin mononukleotid)

Fe-S kompleksi(nehemsko eljezo)

Prenosi elektrone s NADHna

koenzim Q.

Kompleks I je flavoprotein,

sadri oko 6 Fe-S kompleksa.

NADH

QFe-S

Kompleks I:NADH dehidrogenaza(NADH-Q oksidoreduktaza)

prijenos 2e-s NADH na CoQ praen jeprijenosom 4H+iz matriksa mitohondrija umeumembranski prostor.

NADH + CoQ + 5H+matriksNAD++ CoQH2+ 4H+meumemb.

Kompleks I je protonska crpka:


14/56

FMN(flavin-mononukleotid)

FMNH(reducirani

flavin-mononukleotid)

FMN prima dvaelektrona i dva protona

e-

H+ [H]

[H]

Redukcija FMN u FMNH2

R

[FMNH]e-

H+


15/56

Koenzim Q

Mobilni prenositelj elektrona skompleksa I i II na kompleks III

Ubikvinon (derivat kinona) jetopljiv u fosfolipidnom dvoslojuunutranje membranemitohondrija

Moe prihvatiti jedan ili dvaelektrona

Moe biti poveznica izmeudonora dva elektrona i akceptorajednog elektrona

Najei oblik u sisavaca:koenzim Q10sadri lanac od 10izoprenskih podjedinica

O

(CH2

CH3

O

O

O

CH3

CH3 CH C

CH3

CH2)nH

nepolarno sidro

CoQ(ubikvinon)

CoQH2(ubikvinol)

2e-

2H+


16/56

Sinteza ATP iziskuje ulaganje energije:

ADP + PiATP + H2O Go = + 30,5 kJ mol-1

Kompleks INADH + CoQ NAD++ CoQH2

Eo = 0,360 V

Go = - nFEoGo = - 2 x 96494 x 0,360 = - 65,5 kJ mol-1

Kompleks I osigurava dovoljno slobodne energijeza sintezu ATP


17/56

Prenositelji elektronaFAD (flavin adenin dinukleotid)

(Fe-S)S-1

(Fe-S)S-2

(Fe-S)S-3Citokrom b560

jedini enzim CLK koji je vezan za membranu

prenosi elektrone sa sukcinata (meuprodukt CLK) na koenzim Q FAD prihvaa sa supstrata 2 H+i 2 e-

Kompleks II:sukcinat dehidrogenaza(sukcinat-koenzim Q reduktaza)

sukcinat fumarat + 2H+

Q


18/56

ADP + PiATP + H2O Go= + 30,5 kJ mol-1

Kompleks II

FADH2+ CoQ FAD + CoQH2

Eo = 0,015 V

Go = - nFEoGo = - 2 x 96494 x 0,015 = - 2,9 kJ mol-1

Kompleks IInije protonska crpka:ne osigurava dovoljnoslobodne energije za sintezu ATP

Uloga kompleksa II:osigurava dotok elektrona s FADH2u respiracijski lanac


19/56

proteini, nosai elektrona, kojikao prostetiku skupinu sadrehem

prenose pojedan elektron

Fe oscilira izmeu (+2) i (+3)stanja

hem u cyt c i c1je kovalentnovezan na protein

Citokromi

Hem b

Hem c

Protein


20/56

Prenositelji elektrona

Citokrom bH

Citokrom bL

(Fe-S)

Citokrom c1

Prenosi elektrone s koenzima Q (nosa dvaju elektrona) na citokrom c(nosa jednog elektrona)

Sa svakog QH2jedan elektron se prenosi na FeS, a drugi preko cyt b na Q

Kompleks III:citokrom reduktaza(citokrom c oksidoreduktaza)

Kompleks III jeprotonska crpka:

CoQH2+ 2 cyt cox + 2H+matriksCoQ + 2 cyt cred+ 4H+meumemb.


21/56

ADP + PiATP + H2O Go = + 30,5 kJ mol-1

Kompleks IIICoQH2+ citokrom c(oks) CoQ + citokrom c(red)

Eo = 0,190 V

Go = - nFEo

Go = - 2 x 96494 x 0,190 = - 36,7 kJ mol-1

Kompleks III osigurava dovoljno slobodne energijeza sintezu ATP


22/56

Prenositelji elektrona

citokrom a

CuA

CuB

citokrom a3

Prenosi po jedan elektron s citokroma c na O2

O2je krajnji akceptor elektrona u respiracijskom lancu

Cu oscilira izmeu (+1) i (+2) stanja

Kompleks IV: citokrom c oksidaza

Kompleks IV je protonska crpka:

4 cyt cred+ 8H+

matriks + O24 cyt cox+ 2H2O + 4H+meumemb.

O2


23/56

ADP + PiATP + H2O Go= + 30,5 kJ mol-1

Kompleks IV

citokrom c(red) + O2 citokrom c(oks) + H2OEo = 0,580 V

Go = - nFEoGo = - 2 x 96494 x 0,580 = - 112 kJ mol-1

Kompleks IV osigurava dovoljno slobodne energijeza sintezu ATP


24/56

Ponavljanje


25/56

Potencijal prijenosa elektrona s NADH i FADH2pretvara se upotencijal prijenosa fosfata na ADP

Lanac prenositelja elektrona Oksidacijska fosforilacija

meu-membranski

prostor

unutranjamembrana

mitohondrija

matriksmitohondrija

proteinskikompleks

ATPsintaza

FADH2

FAD


26/56

vanjskamembrana

unutranjamembrana

meumembranskiprostor

matriks

visoka H+

niska H+

pH = 1,4

Prijenos elektrona respiracijskim lancem uzrokuje crpljenje protona izmatriksa mitohondrija u meumembranski prostor.

Gradijent protonana unutranjoj membrani mitohondrija stvaramembranski potencijal (0,14 V) u kojemu je citoplazmatska strana

unutranje membrane mitohondrija pozitivna: PROTON-MOTORNA SILA

PROTON-MOTORNA SILA


27/56

Kemiosmotska hipoteza (Peter Mitchell)Gradijent protona na unutranjoj membrani mitohondrija povezujeoksidaciju goriva i sintezu ATP (prijenos fosfata na ADP)

Elektron-transportni lanac

proton-motorna

sila

ATP sintazamatriks

meumembranski

prostor

Unutranja membrana mitohondrija jenepropusna za protone.

PROTON-MOTORNA SILA pokree sintezuATP pomou kompleksaATPaza (ATPsintaza).

ATP se sintetizira kad se protoni(zbog elektrokemijskog gradijenta)vraaju protonskim kanalom ATPazeu matriks mitohondrija.

ADP3-+ HPO42- + H+ATP4- + H2O

Protok protona niz elektrokemijskigradijent je termodinamski povoljanproces.


28/56

F1

F0

sredinja

stapka

F0 hidrofobni segment u unutranjoj

membrani mitohondrija sadri protonski kanal:prsten od 10-15 c podjedinica

F1 u matriksu mitohondrija sastoji se od pet razliitih polipeptidnih

lanaca: 33 i podjedinice stvaraju naizmjeniniheksamer podjedinice sudjeluju u katalizi

F0i F1povezani su sredinjom stapkom(i ) i vanjskom sponom (a, b i )

F1F0-ATPaza (Kompleks V)


29/56

rotacija

F1F0-ATPaza sastoji se iz

pokretne jedinice (rotora): c

prsten i -stapka statine jedinice (stator):

ostatak proteinskog kompleksa

Rotacijom c podjediniceprenose se protoni u matriksmitohondrija.

Protok protona pokree sintezuATP.

Molekulski motorProtok protona pokree rotaciju c podjedinice

H

H

H

H


30/56

Zbog razliite interakcije s -podjedinicom,-podjedinice su razliite konformacije

Rotacijska katalizaO L (vrsto vee ADP i Pi)

L T (vezani ADP i PiATP)T O (otputa sintetizirani ATP)

Lvee supstrate (ADP i Pi), katalitiki je neaktivnaTvee supstrate (ADP i Pi), katalitiki je aktivnaOotvorena, sa slabim afinitetom prema ATP

energija


31/56

Sinteza ATP ovisi o omjeru ATP/ADP Pi sintezu ATP inhibira visoka koncentracija ATP

Relativni udio ATP i ADP u mitohondrijima kontroliraju dva prijenosnasustava u unutranjoj membrani mitohondrija

ATP-ADP translokaza

nosa fosfata

Regulacija oksidacijske fosforilacije

ADP/ATP translokaza (antiport):ATP ima vie negativnih naboja od ADP:

ADP ulazi, a ATP ulazi iz matriksa mitohondrija

matriksmitohondrija

meumembranskiprostor


32/56

ATP nikada nenastaje u suviku!

odrasla osoba treba 1500-1800 kcal metabolike energije na dan odgovara slobodnoj energiji hidrolize 200 mol ATP

koncentracija ATP nije nikada vea od 0,1 mol

treba osigurati stalnu proizvodnju ATP

citosol

matriks



33/56

oksidacija NADH pumpa 10 H+(4 + 2 + 4) oksidacija FADH2pumpa 6 H+(2 + 4) protok od 3 H+ po molekuli ATP ATP/ADP translokaza troi 1 H+po ADP

2,5 ATP po NADH

1,5 ATP po FADH2

Koliko se ATP dobije oksidacijom NADH i FADH2?


34/56

glukoza

piruvat

glukoza

glikoliza

ATP

ATP

ATP

ATP

ATP

ATP

NADHNADH

piruvat

acetil-CoA

CLK

U aerobnim uvjetima, citosolni NAD+ obnavlja seprijenosom elektrona s NADH na respiracijski lanac

Broj molekula ATPkoje nastajuoksidacijom glukozevarira u ovisnosti odnaina prijenosa

elektrona scitosolnog NADHnarespiracijski lanac


35/56

citosolnaglicerol-3-fosfat-dehidrogenaza

dihidroksiaceton-fosfat

glicerol-3-fosfat

glukoza

piruvat

citosol

glikolizaNADH+H+ NAD+

Citosolna glicerol-3-fosfat-dehidrogenaza

Oksido-redukcija: Elektroni s citosolnog NADH prenose se na DHAP

(dihidroksiaceton-fosfat, meuprodukt glikolize) DHAP se pri tome reducira u glicerol-3-fosfat


36/56

Prijenos elektrona na FAD:nastaje 1,5 ATP po NADH

FAD omoguava prijenoselektrona s citosolnog NADH umitohondrije protivnokoncentracijskom gradijentuNADH

cijena prijenosa: jednamolekula ATP na dvaelektrona

FAD

FADH2

Q

ATP

ATP

NAD+

Citc

O2O2

Kompleks IV

NADH + H+

citosolcitosol matriksmatriks

glicerol-

3-fosfat

QH2

glicerol-

3-fosfat

dihidroksiaceton

fosfat

dihidroksiaceton

fosfat

Kompleks III

Mozak i skeletni miii:prijenos elektrona s citosolnog NADH narespiracijski lanac putem glicerol-3-fosfatnog prijenosa

2 NADH = 3 ATP


37/56

Prijenos elektrona s citosolnogNADH na NAD+u matriksumitohondrij

Elektroni s mitohondrijskogNADH se posredstvomrespiracijskog lanca prenose namolekulski kisik

2 NADH = 5 ATP

Jetra, bubrezi i srani mii:prijenos elektrona s citosolnog NADH narespiracijski lanac putem malat-aspartatnog prijenosa

ATP

ATP

NAD+

Cit c

O2O2

NAD+

NADH + H+

Kompleks III

Q

Kompleks I

malat--ketoglutarat nosa

glutamat-aspartat nosa

Kompleks IV

ATPcitosolcitosol matriksmatriks

NADH + H+


38/56

fosforilacija fosforilacija oksidacijskana razini supstrata na razini supstrata fosforilacija

Prijenos

elektrona

putem

NADH

Prijenos

elektrona

putem

NADH i FADH2

Elektron transportni

lanac i oksidacijska

fosforilacija

Krebsov

ciklus

MITOHONDRIJCITOSOL

glikoliza

glukoza piruvat

Oksidacija glukoze do CO2:

30 ili 32 molekule ATP

Energija uskladitenja u obliku ATP30 x 30,7 = 1099 kJ mol-1

Glukoza + 6O26CO2+ 6H2O

Go= - 2881 kJ mol-1

Termodinamska efikasnost

(1099/2881) x 100 = 38%

Koliko se ATP dobije potpunom oksidacijom glukoze?


39/56

Ponavljanje

glukoza

2piruvatpiruvat acetil-CoA

CLK

CO2

Elektron prijenosnilanac

FoF1-kompleks


40/56

CN-, azidi, CO

sprjeavaju prijenos elektronau kompleksu IV

Rotenon (insekticid)sprjeava prijenos elektrona

u kompleksu I

Antimicin A

sprjeava prijenos elektronas cyt bH

Inhibitori oksidacijske fosforilacije

Oligomicin sprjeavaprotok protona kroz ATPazu


41/56

Mitohondriji kod kojih ne postoji spregaoksidacije i fosforilacije proizvode toplinu

toplina

termogenin

Smeemasno tkivo bogato mitohondrijima - na vratui gornjem dijelu lea.

Zajednika karakteristika novoroenih sisavaca bezkrzna, ivotinja koje spavaju zimski san i sisavacakoji su se prilagodili niskim temperaturama.

Unutranja membrana mitohondrija sadri proteintermogenin

stvara kanal koji regulira propusnost

unutranje membrane mitohondrija zaprotone: smanjuje protonski gradijent.

Energija prijenosa elektrona u respiracijskom lancuoslobaase u obliku topline.


42/56

cAMP

H+

ATP

protein kinaza A

(inaktivna)

protein kinaza A

(aktivna)

triacilglicerol lipaza(aktivna)

P

triacilglicerol

ATP ADP

triacilglicerol lipaza(inaktivna)

termogenin

protonskikanal

slobodnemasne kiseline

adenilatciklaza

Mitohondrij: minijaturna pe (termogeneza)

noradrenalinse lui kaoodaziv na osjet hladnoe,kojeg registrira mozak

termogenin se aktivira vezanjemmasnih kiselina:

otvara se kanal kojim se protoni vraaju

u matriks mitohondrija

noradrenalin


43/56

Lysichiton americanus,smrdljivi kupus

klija usred zime; termogenezom zagrijavaokolinu na 35 oC i otapa okolni led

Titan Arumcvijet strvinacvjeta jednom u10 godina; termogenezom poveavahlapljivost tvari neugodna mirisa kojimaprivlai kukce radi opraivanja

Termogeneza je rijetka pojava u biljnom svijetu


44/56

Aerobna versus anaerobna glikoliza

Aerobna glikoliza: 30 ATP

Anaerobna glikoliza: 2 ATP

vanaerobna glikoliza= 100 x vaerobna glikoliza

Aktivni miii: regeneriraju ATP pretenoanaerobnom glikolizom

Skeletni miii: prilagoenibrzoj aktivnostine sadre

mitohondrije: anaerobnaglikoliza

prilagoenisporoj i stalnoj aktivnostisadremitohondrije: aerobna glikoliza

brza vlaknabijelo meso

spora vlaknatamno meso

Izbor goriva ovisi o intenzitetu i vremenutrajanja fizike aktivnosti
http://www.lionden.com/slides/ap/Red%20white%20muscle.ppshttp://www.lionden.com/slides/ap/Red%20white%20muscle.ppshttp://www.lionden.com/slides/ap/Red%20white%20muscle.ppshttp://www.lionden.com/slides/ap/Red%20white%20muscle.ppshttp://www.lionden.com/slides/ap/Red%20white%20muscle.ppshttp://www.lionden.com/slides/ap/Red%20white%20muscle.pps


45/56

miozinske ATPaze (kontrakcija)Ca2+-ATPaze (oputanje)

Na+

/K+

-ATPaze (prijenos iona)

mii umirovanju

aktivni mii

kreatinATP iz metabolizma + kreatin ADP + FOSFOKREATIN

kinaza

kreatinfosfokreatin + ADP kreatin + ATP

kinaza za potrebe

Fosfokreatinje zaliha visokoenergetskog fosfata umozgu i miiima

Fosfokreatin je brzi izvor ATP

fosfokreatin

glikogen-laktat

aerobna respiracija

printer

pliva

maratonac neo ranieno vri eme 15 km

1,3 1,6 minuta (400 m)

8 10 sekundi (100 m)


46/56

Zamor miia kod nesportaa

Sportai: bolja opskrba stanica kisikom

vei udio aerobne glikolize

smanjena proizvodnja laktata na raun metabolizma masti skladitenje masti u miiima

Nesportai: slaba opskrba stanica kisikom

anaerobnom glikolizom nastaje laktat zamor miia metabiliki teret se prebacuje s miia na jetru


47/56

Kopneni sisavci nesvjesno diu dok spavaju nalaze se u stanju

bez svijesti

Kitovi i dupini svjesno diu

kako bi disali moraju biti prisvijest mladunad ne spava prvih

mjesec dana

Rjeenje: spavaju kratko (jednuminutu)

jedna strana mozga je u stanjusvijesti, a druga spava

spavaju na povrini mora kakobi lako i brzo doli do zraka

Gdje spavaju dupini i kitovi,na povrini mora ili pod morem?


48/56

Tijekom prijenosa nastaju meuprodukti - radikali

Citokrom oksidaza zadrava reaktivne meuprodukte dopotpune redukcije kisika

Reaktivne estice mogu iscuriti iz aktivnog mjestaenzima: oksidacijski stres

H2O nastaje uzastopnim prijenosom 4elektrona na O2

zdrava stanica stanica napadnuta stanica podslobodnim radikalima oksidacijskim stresom


49/56

Uzroci nastajanja slobodnih radikala

metabolizam

upala

oneienje zraka

ionizirajuezraenje

UV zraenje

puenje

oteenjeDNA


50/56

Pojaano stvaranje spojeva s aktivnimkisikom i slobodnih radikala ReactiveOxygen Species (ROS):

superoksid radikal anion: O2-.

(oslobaaju se na razinikompleksa I i III)

vodikov peroksid:

2 H++ O2-. O2+ H2O2

hidroksi radikal:Fe2++ H2O2Fe

3++ HO.+ OH-

Oksidacijski stres


51/56

inaktivacija enzima

depolimerizacija polisaharida

oteenje DNA oteenje membrana

Radikali uzrokuju oteenja

oteenje membrane

bolestili

smrtstanice

poremeaj u radu

respiracijskog lanca

pad membranskogpotencijala

padproizvodnje

ATP

mutacija


52/56

superoksid dismutaza

2 O2-. + 2 H+H2O2+ O2

katalaza

RH2+ H2O2 R + 2 H2O

glutation peroksidaza (sadri Se)2GSH + R-O-O-H G-S-S-G + R-OH + H2O

Regeneracija glutationa:

G-S-S-G + NADPH + H+ 2GSH + NADP+

Stanini obrambeni mehanizam:antioksidansi


53/56

fenolni antioksidans:-tokoferol (vitaminE)

fenoli stvaraju rezonantnostabilizirane radikale

karotenoidi:-karoten

u uto-naranastom i tamnozelenom vou prekursor retinola (vitamin A)

antioksidans u membranama

askorbinska kiselina (vitamin C)

djeluje u vodenim odjeljcimastanice i u vanstaninimtekuinama

sprjeava peroksidacijumembranskih lipida


54/56

ivi u kiselim termalnim vrelima svisokim sadrajem eljeza,

eksprimira protein koji stvarakavez oko DNA i titi od oteenja,

djeluje kao feroksidaza:

H2O2+ Fe2++ 2H2O 2Fe(O)OH + 4H+

eliminira H2O2i Fe2+koji

uzrokuju stvaranje OH.

Bakterija Sulfolobus solfataricusotpornaje na oksidacijski stres


55/56

Makroalge

Chlorophyta

Phaeophyta

Rhodophyta

imaju visoki antioksidacijski

potencijal: superoksid dismutaza

katalaza

askorbat dismutaza

glutation reduktaza

askorbinska kiselina

Potencijalna primjena umedicini, proizvodnjihrane i farmakologiji

Antioksidativna svojstva zelenih i smeihmakroalga


56/56

Flavonoidi su snani antioksidansi

kakao

Documents

5. Oksidacijska fosforilacija